實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)分析

1、本實(shí)驗(yàn)提出了一種新型的單模錐形光纖作為傳感器，分析了錐形光纖的敏感機(jī)理，依據(jù)光在光纖傳輸過程中，當(dāng)外界有振動(dòng)時(shí)光纖彎曲導(dǎo)致光在光纖傳輸時(shí)有泄漏，且光功率變化與振動(dòng)頻率存在關(guān)系實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)檢測。該傳感器可更好地實(shí)現(xiàn)50 Hz 到20 kHz 振動(dòng)頻率檢測。光 源ComputerFFTDAQ信號(hào)發(fā)生器5.1 實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖5.1所示，利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生20到20000Hz 的不同頻率的正弦波，傳感頭固定在金屬板上，解調(diào)方法采用功率解調(diào)，信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡，再經(jīng)過對信號(hào)處理，可觀測傳感器的特性。利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生2020000 Hz 的不同頻率的正弦波，對每種頻率下光纖振動(dòng)傳感器的響應(yīng)，做出傳

2、感器在不同頻率的響應(yīng)曲線，其響應(yīng)曲線如圖6所示。頻率在1kHz范圍區(qū)域信噪比達(dá)到最大值，頻率在3kHz范圍區(qū)域也有一個(gè)峰值，這主要是由于此時(shí)振動(dòng)信號(hào)與金屬板產(chǎn)生共振，那么在此頻率的倍頻下也可能產(chǎn)生共振，會(huì)有峰值的出現(xiàn)，從表數(shù)據(jù)及圖可看出6KHz、9KHz也是它的共振區(qū)。系統(tǒng)在頻率為1KHz時(shí)，傳感器信噪比可達(dá)到70dB左右。頻率響應(yīng)表1頻率（Hz）信噪比（dB）頻率（Hz）信噪比（dB）頻率（Hz）信噪比（dB）10015900564000232002610006850001330045150032600032400392000700095004025001000056004130002011

3、0002870050350054200001680059圖5.2 光纖振動(dòng)傳感器的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)及圖我們還研究了在一定頻率下光纖振動(dòng)傳感器的響應(yīng)聲波振動(dòng)強(qiáng)度。頻率在1kHz下，通過改變輸入電壓從100mv到1500mv范圍內(nèi)不同的聲波強(qiáng)度。光纖振動(dòng)傳感器測量的信噪比如圖7所示。這種測量方法是進(jìn)行單頻率檢測。1550nm激光光源頻率1kHz下強(qiáng)度測試結(jié)果電壓（mv）信噪比（dB）電壓（mv）信噪比（dB）100900200100030011004001200500130060014007001500800圖 1kHz下強(qiáng)度測試結(jié)果圖是測量另一喇叭的頻響特性曲線。利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生020000

4、Hz 的不同頻率的正弦波，對每種頻率下光纖振動(dòng)傳感器的響應(yīng)，做出傳感器在不同頻率的響應(yīng)曲線。3KHz、6KHz、9KHz是共振區(qū)。系統(tǒng)在頻率為1KHz時(shí)，傳感器信噪比可達(dá)到70dB。頻率響應(yīng)表2頻率（Hz）信噪比（dB）頻率（Hz）信噪比（dB）頻率（Hz）信噪比（dB）20925045200025301730024300021402040021400025502450039500028602560032600030701170034800010801080053110001490169005414000910022100071150002611033110047160001415049120

5、034170001120042150017180009圖頻率響應(yīng)范圍同樣我們也測量了此喇叭在一定頻率下光纖振動(dòng)傳感器的響應(yīng)聲波振動(dòng)強(qiáng)度。頻率在1kHz下，通過改變輸入電壓從20mv到2200mv范圍內(nèi)不同的聲波強(qiáng)度。光纖振動(dòng)傳感器測量的信噪比如圖9所示。ASE光源頻率1kHz下強(qiáng)度測試結(jié)果電壓（mv）信噪比（dB）電壓（mv）信噪比（dB）50600100650150700200800250100030012003501300400140045015005001800550200058圖9 1kHz下強(qiáng)度測試結(jié)果將設(shè)計(jì)的振動(dòng)傳感器放置于固定位置，在其附近進(jìn)行錘擊沖擊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如圖10所示。沖擊是一種非穩(wěn)態(tài)的瞬態(tài)過程，是比一般的振動(dòng)更為復(fù)雜的一種現(xiàn)象，具有加速度幅值高，能量頻率分布寬等特點(diǎn)，沖擊時(shí)間一般為1020 ms。由沖擊頻譜圖可見，具有良好的振動(dòng)沖擊響應(yīng)。我們將光源換做ASE，在ASE光源下測量了此光纖振動(dòng)傳感器的頻響特性。實(shí)驗(yàn)表明此振動(dòng)傳感器對光源無硬性要求，